La fordeling af en termisk motor tjener til at synkronisere knastene med bevægelsen af stemplerne inde i cylindrene. På denne måde er det garanteret, at cylindrene modtager blandingen af luft og brændstof for at forårsage eksplosionen, samt udsugning af gasser, uden at ventilerne kolliderer med stempelhovedet. I denne artikel vil vi vide alt om variabelfordelingen: hvilken funktion har den, hvad er dens fordele, hvilke typer findes og hvordan gør den det.
Variable distributionssystemer forbedres i forhold til traditionelle faste distributionssystemer. Og det er det primært afhængig af belastning og omdrejninger, er det ikke effektivt altid at have den samme procentdel af tid og/eller tidspunkt for åbning og lukning af ventilerne. Vi skal også overveje, at nogle mere komplette systemer ikke kun varierer åbningstiderne, men også ventilløft for at lette påfyldningen.
Husk på, at inde i en varmemotor sker alt meget hurtigt. Når vi er i bilen standset ved et lyskryds, er omdrejningshastigheden normalt omkring 800 omdrejninger i minuttet. Det betyder, at krumtapaksel Den laver ikke mindre end 13,3 omgange hvert sekund. En forargelse, som også udmønter sig i 13,3 stigninger og lige så mange fald af stemplerne inde i cylindrene hvert sekund. Og alt dette i tomgang.
Sådan fungerer variabel fordeling
Otto cyklus teoretisk distributionsdiagram
Hvis fysikkens love tillod det, ville timingcyklussen for en 4-takts motor (indsug, kompression, ekspansion og udstødning) være meget enkel. Det teoretisk fordelingsdiagram er følgende:
I løbet adgang Ventilen åbner lige i det øjeblik, stemplet når TDC (Top Dead Center) og blandingen kommer ind og suges, mens den går ned til BDC (Bottom Dead Center). Ligesom den når BDC, roterer krumtapakslen 180 grader, og indsugningsventilen lukker.
Dernæst sker det kompressionsslag. Stemplet begynder sit opadgående slag mod TDC igen med lukkede ventiler, hvilket komprimerer blandingen. I slutningen af dens slag til TDC og 360 grader af krumtapakslen er afsluttet, eksploderer blandingen (på grund af trykket i dieselen og på grund af gnistens spring forårsaget af tændrøret i benzinen).
Energien forårsaget af nævnte eksplosion får stemplet til at falde intenst ned mod BDC, stadig med ventilerne lukkede, og dermed fuldføre 540 graders rotation af krumtapakslen og udføre ekspansionsløb. Efter BDC åbner udstødningsventilen (indsugningsventilen forbliver helt lukket) for at udstøde gasserne til ydersiden ved udstødningsslaget. undslippe, altså mens stemplet vender tilbage til PMS og fuldfører 720 grader, eller hvad der er det samme, krumtapakslens to omdrejninger. Så ville cyklussen begynde igen.
Praktisk layoutdiagram
Som vi sagde før, er det i princippet enkelt, men fysikkens love tvinger os til at foretage ændringer i praksis med hensyn til teori. Hvorfor? Primært fordi ventilerne åbner og lukker ikke øjeblikkeligt, ligesom eksplosionen "kræver" at brænde brændstoffet fuldstændig. Det er grunden til, at der er fremrykninger og forsinkelser af ventilåbning og lukning, foruden tændingsfremføring.
På denne måde har vi en Adgang Åbning Advance (ÅÅÅÅ), Forsinket adgangslukning (RCA), Ignition Advance (AE), Udstødningsåbningsforskudt (EPA) og Udstødningslukningsforsinkelse (RCE). Med disse ændringer i forhold til den teoretiske cyklus opnås en bedre balance for gasstrømmen og forbrændingen af blandingen. Ja, selvom der er en ventil krydsning.
Graderne af rotation af krumtapakslen, hvor både indsugnings- og udstødningsventilerne er åbne på samme tid i den samme cylinder, er kendt som overlapning af ventiler. Det forekommer nær TDC, i slutningen af udstødningsslaget og i begyndelsen af indsugningsslaget.
Hvad skete der? Nå, for korrekt drift behøver vi ikke de samme fremførings- og forsinkelsesvinkler, når motoren roterer med 1.000 omdrejninger i minuttet, end når vi strækker gearene, og vi tager rotationsregimet til 6.000 omdrejninger i minuttet.
Variabel fordeling: drift
Ved flere omdrejninger, jo sværere er det at fylde cylindrene med luft på grund af den træghed og strømme, der findes både i selve cylinderen og i kollektorerne. Det er her variabel fordeling spiller ind. Dens funktion er at ændre vinklerne på distributionsdiagrammet afhængigt af behovene.
Selvfølgelig virker de fleste af disse systemer kun på indsugningsventilerne. Det, der interesserer os mest, er det cylinderen "fylder" godt i indlæggelsen, hvor det er mest kompliceret, så forbrændingen bliver fuldstændig og stabil. Forstærkningen, der også virker på udstødningsventilerne, er meget lavere, hvorfor de fleste producenter ikke har brugt det.
Som en generel regel, og selvom hvert mærke har udviklet en lidt forskellig form, bruges de fasevariatorer (også kendt som fasekorrektorer). Gennem et gear på indsugningsknastakslen roterer den sin timing; fremmer det. Denne rotation opnås normalt med olietryk styret af en magnetventil. Som vi sagde, er der flere virkemåder afhængigt af hver producent.
Mærker, der har brugt og bruger variabel distribution
BMW: Vanos og Valvetronic, to forskellige funktioner
BMW skabte det velkendte system årede, som varierede indsugningsåbningens fremrykning, hvilket fremmede tidspunktet for åbning af ventilerne ved høje omdrejninger. Senere udviklede han dobbelte spænd, som også styrede graderne ved udstødningsventilerne.
Det bayerske selskab har brugt systemet kendt som valvetronic. Dette system er i stand til skifte ventilløft, det vil sige de millimeter, som indsugningsventilen skubber i forhold til sin hvileposition. For at gøre dette har den flere elementer, og knastakselknasterne træder ikke direkte på ventilvippearmene, men virker på et mellemsystem.
En lille elektronisk styret elektrisk motor ændrer positionen af den første komponent og flytter de bevægelige dele tættere på eller længere væk fra knastene på knastakslen. Jo tættere du kommer den, jo mere træder du på ventilen og jo større løftes; hvilket er ideelt ved høje omdrejninger. Tværtimod, ved lave omdrejninger flytter den den lidt væk, med mindre tryk på indsugningsventilen og dermed dens løft.
Honda: VTEC
Honda udviklede i slutningen af 80'erne den legendariske VTEC system som selv i dag stadig bruges, dog logisk med forbedringer. Hovedknasterne er ansvarlige for at trykke indsugningsventilerne ned ved lave og mellemstore omdrejninger. Indtil videre er alt normalt, som en fast fordeling.
Det har den dog ekstra aggressiv cam for hver cylinder, der virker på en vippearm afbrudt fra ventilerne. Ved høje omdrejninger tillader en magnetventil passage af trykolie til at forbinde den vippearm ved hjælp af en bolt med de andre vippearme, så nu er det denne højere knast, der virkelig har den funktion at træde på indsugningsventilerne.
Derfor har vi under disse omstændigheder mere åbningstid og dybde (ventilløft), forbedrer cylinderfyldning og øger motorens ydeevne. Forbruget af mekanik stiger selvfølgelig også.
Toyota: VVT og VVT-i
For sin del, Toyota skabte i begyndelsen af 90'erne VVT, som ligner BMWs VANOS. Når motoren kørte ved høje omdrejninger, flyttede det hydrauliske tryk indsugningsknastakslen et par grader i forhold til den oprindelige indstilling.
Et par år senere, i 1996, lancerede den en evolution, kendt som Toyota VVT'er. I dette tilfælde styrede den passagen af olie gennem en magnetventil baseret på data indsamlet af sensorerne og styret af en kontrolenhed. Ved lave omdrejninger giver motoren således en jævn respons og med godt drejningsmoment, mens den ved høje omdrejninger har bedre fyldning og ydeevne.
Variabel ventiltiming på diesel
La variabel ventiltid i dieselmotorer Det er praktisk talt anekdotisk. De er mekaniske, der har et højt kompressionsforhold og har derfor en meget lille ventil crossover. Derudover roterer de med lavere omdrejninger i minuttet end benzin, så de har ikke så mange cylinderfyldningskomplikationer ved høje omdrejninger.
I 2010 mødte vi Mitsubishi MIVEC dieselmotor med variabel ventiltiming. Det japanske mærke ledte efter en jævn og momentstærk drift ved lave omdrejninger samt større ydeevne ved højere omdrejninger. Også reduktion af forurenende emissioner. Det holdt ikke længe på markedet...